DE102012215233A1 - Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Peter Schmollngruber
Hubert Benzel
Viktor Morosow
Hans Artmann
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit einem Substrat (10), welches mindestens einen dotierten Kontaktbereich (12) aufweist, und mindestens einer auf dem Substrat (10) ausgebildeten Leitung (14), welche elektrisch an dem mindestens einen Kontaktbereich (12) angebunden ist, wobei zwischen der mindestens einen Leitung (14) und dem mindestens einen zugeordneten Kontaktbereich (12) mindestens eine Diffusionsbarriere (16) ausgebildet ist, welche mindestens ein auf eine Kontaktoberfläche (18) des zugeordneten Kontaktbereichs (12) aufgebrachtes Metall umfasst, wobei das mindestens eine Metall mehrere die Kontaktoberfläche (18) des gleichen Kontaktbereichs (12) kontaktierende und voneinander getrennte Metallisierungs-Teilbereiche (22) bildet. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung.
  • Stand der Technik
  • In der EP 1 760 442 A2 ist ein Drucksensor beschrieben, welcher ein Halbleitersubstrat mit einem dotierten Kontaktbereich aufweist. Zum Bilden einer Diffusionsbarriere ist eine Tantalsiliziumschicht auf dem dotierten Kontaktbereich aufgebracht, welche von einer Tantalschicht abgedeckt wird. Eine Leitung aus einem leitfähigen Material verbindet den dotierten Kontaktbereich elektrisch mit einem Bonddraht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Halbleitervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Ausbildung von mehreren voneinander getrennten Metallisierungs-Teilbereichen, von denen jeder die Kontaktoberfläche des gleichen Kontaktbereichs (direkt) kontaktiert, verbessert die Medienbeständigkeit des mindestens einen Metalls der Metallisierungs-Teilbereiche selbst bei einer Beschädigung einer Passivierung von diesen. Im Falle einer Verletzung der Passivierung ist nur der mindestens eine dabei möglicherweise freigelegte Metallisierungs-Teilbereich der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt. Da die übrigen Metallisierungs-Teilbereiche des gleichen Kontaktbereichs jedoch getrennt vorliegen, ist eine mittelbare Reaktion des mindestens einen Metalls der übrigen Metallisierungs-Teilbereiche mit der Umgebung verlässlich unterbunden. Die übrigen Metallisierungs-Teilbereiche werden damit immer noch von der Passivierung geschützt und können ihre Funktion deshalb verlässlich ausführen. Somit ist auch trotz der Verletzung der Passivierung durch die funktionsfähig verbleibenden Metallisierungs-Teilbereiche eine Nutzung der mindestens einen zugeordneten Leitung noch gewährleistet.
  • Außerdem kann die Ausbildung von mehreren voneinander getrennten Metallisierungs-Teilbereichen, welche alle die gleiche Kontaktoberfläche eines zugeordneten Kontaktbereichs (direkt) kontaktieren, einen bei einem Temperaturwechsel herkömmlicherweise häufig auftretenden mechanischen Stress reduzieren. Somit kann die mit mehreren voneinander getrennten Metallisierungs-Teilbereichen ausgestattete Halbleitervorrichtung auch in einer Umgebung eingesetzt werden, in welcher häufig ein signifikanter Temperaturwechsel auftritt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die die Kontaktoberfläche des gleichen Kontaktbereichs kontaktierenden mehreren Metallisierungs-Teilbereiche lateral versetzt zueinander ausgebildet. Unter einer lateral zueinander versetzten Ausbildung der Metallisierungs-Teilbereiche kann verstanden werden, dass die Metallisierungs-Teilbereiche in einem Rastermuster zueinander angeordnet sind, wobei jeweils zwei zueinander benachbarte Metallisierungs-Teilbereiche der gleichen Kontaktoberfläche in eine parallel zu einer Substratoberfläche aufgerichteten Richtung zueinander versetzt sind. Eine derartige Anordnung gewährleistet die oben schon beschriebenen Vorteile einer vorteilhaften Medienbeständigkeit, eines reduzierten mechanischen Stresses und einer vergleichsweise großen Gesamthaftungsfläche.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens ein Zwischenraum zwischen zwei die Kontaktoberfläche des gleichen Kontaktbereichs (direkt) kontaktierenden und zueinander benachbarten Metallisierungs-Teilbereichen mit mindestens einem anderen Material als dem mindestens einen Metall der Metallisierungs-Teilbereiche gefüllt. Insbesondere kann das in den mindestens einen Zwischenraum eingefüllte Material mindestens ein Diffusionsbarrieren-Material umfassen. Die oben genannten Vorteile einer verbesserten Medienbeständigkeit, eines reduzierten mechanischen Stresses und einer vergleichsweise großen Gesamthaftungsfläche sind somit auf einfache Weise bewirkbar.
  • Beispielsweise kann das mindestens eine Metall (der getrennten Metallisierungs-Teilbereiche) Titan, Tantal, Platin, Chrom und/oder Aluminium umfassen. Die vorliegende Erfindung ist somit für eine Vielzahl von für eine Metallisierung nutzbaren Metallen verwendbar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst zumindest eine Diffusionsbarriere (der Diffusionsbarrieren)/die Diffusionsbarriere eine einteilige Metallisierungskontaktschicht, welche mehrere die Kontaktoberfläche des zugeordneten Kontaktbereichs (direkt) kontaktierende Metallisierungs-Teilbereiche kontaktiert. Auf diese Weise wird eine Haftung der voneinander getrennten Metallisierungs-Teilbereiche auf einer Kontaktoberfläche verbessert. Die einfach ausbildbare Metallisierungskontaktschicht hält somit die Metallisierungs-Teilbereiche an dem Substrat. Vorteilhafter Weise ist in diesem Fall die einteilige Metallisierungskontaktschicht eine Tantalschicht. Der Einsatz von Tantal (optionaler Weise mit Tantalnitrid) gewährleistet eine vorteilhafte Medienresistenz der mindestens einen Metallisierungskontaktschicht.
  • Außerdem kann das mindestens eine Metall (der getrennten Metallisierungs-Teilbereiche) Platin sein. Durch die Ausbildung von mehreren voneinander getrennten Metallisierungs-Teilbereichen auf der gleichen Kontaktoberfläche können die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Materialien selbst bei einem großen Temperaturwechsel kaum/nicht zu einem Auftreten von mechanischem Stress beitragen.
  • In einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform umfasst zumindest eine Diffusionsbarriere (der Diffusionsbarrieren)/die Diffusionsbarriere mehrere voneinander getrennte Metallisierungskontaktteilschichten, wobei jede der Metallisierungskontaktteilschichten je einen von mehreren die Kontaktoberfläche des zugeordneten Kontaktbereichs (direkt) kontaktierenden Metallisierungs-Teilbereichen kontaktiert. Mittels einer derartigen Aufbringung des mindestens einen Materials der Metallisierungskontaktteilschichten kann dessen Medienbeständigkeit verbessert werden. Ebenso kann auf diese Weise ein in dem mindestens einen Material der Metallisierungskontaktteilschichten auftretender mechanischer Stress reduziert werden. Außerdem ermöglicht die lateral versetzte Anordnung/Ausbildung der Metallisierungskontaktteilschichten eine vergrößerte Gesamthaftungsfläche von dieser.
  • Bevorzugter Weise sind in diesem Fall die Metallisierungskontaktteilschichten aus Titannitrid. Das mindestens eine Metall kann Titan sein. Durch die vorteilhafte Aufbringung der Materialien Titan und Titannitrid ist jedoch in diesem Fall ein verbesserter Schutz von diesen Materialien gewährleistet. Somit können die Materialien auch in aggressiven Umgebungen eingesetzt werden, selbst wenn eine Verletzung von ihrer Passivierung nicht vollständig ausgeschlossen ist. Wie oben bereits ausgeführt wird, ist selbst bei einem Risiko einer Teilbeschädigung der Passivierung ein vollständiges Ätzen der Materialien Titan und Titannitrid durch aggressive Medien der Umgebung verlässlich unterbunden.
  • Die oben beschriebenen Vorteile sind auch bei einem entsprechend weitergebildeten Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung gewährleistet.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
  • 1a und 1b schematische Gesamt- und Teildarstellungen einer ersten Ausführungsform der Halbleitervorrichtung;
  • 2 eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform der Halbleitervorrichtung;
  • 3a und 3b schematische Gesamt- und Teildarstellungen einer dritten Ausführungsform der Halbleitervorrichtung;
  • 4a bis 4d schematische Gesamt- und Teildarstellungen einer vierten Ausführungsform der Halbleitervorrichtung; und
  • 5 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1a und 1b zeigen schematische Gesamt- und Teildarstellungen einer ersten Ausführungsform der Halbleitervorrichtung.
  • Die in 1a und 1b schematisch wiedergegebene Halbleitervorrichtung hat ein Substrat 10 mit mindestens einem dotierten Kontaktbereich 12. Das Substrat 10 umfasst vorzugsweise ein Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium. Insbesondere kann das Substrat 10 ein Siliziumsubstrat sein. Anstelle von oder als Ergänzung zu Silizium kann das Substrat 10 jedoch auch ein anderes Material umfassen. Insbesondere kann das Substrat 10 zusätzlich auch aus mindestens einem weiteren Halbleitermaterial und/oder mindestens einem Nicht-Halbleitermaterial gebildet sein.
  • Der mindestens eine Kontaktbereich 12 kann implantierte Ionen aufweisen und leitfähig sein. Vorzugsweise ist der mindestens eine Kontaktbereich 12 so ausgebildet, dass seine Dotierung direkt unter eine Kontaktoberfläche 18 des jeweiligen Kontaktbereichs 12 eingebracht ist. Unter der Kontaktoberfläche 18 kann eine Teiloberfläche einer Substratoberfläche 20 des Substrats 10 verstanden werden, welche an und/oder über dem jeweiligen Kontaktbereich 12 liegt.
  • Auf dem Substrat 10 ist mindestens eine Leitung 14 ausgebildet, welche elektrisch an den mindestens einen Kontaktbereich 12 angebunden ist. Z.B. verläuft die mindestens eine Leitung 14 auch über der mindestens einen Kontaktoberfläche 18. Insbesondere kann die mindestens eine Leitung 14 über der mindestens einen Kontaktoberfäche 18 des mindestens einen Kontaktbereichs 12 enden/beginnen.
  • Zwischen der mindestens einen Leitung 14 und dem mindestens einen zugeordneten Kontaktbereich 12 ist mindestens eine Diffusionsbarriere 16 ausgebildet. Die mindestens eine Diffusionsbarriere 16 umfasst mindestens ein (direkt) auf die Kontaktoberfläche 18 des zugeordneten Kontaktbereichs 12 aufgebrachtes Metall. Man kann dies auch so umschreiben, dass mindestens ein Metall der Diffusionsbarriere 16 die Kontaktoberfläche 18 (direkt) kontaktiert/berührt.
  • Das mindestens eine Metall der Diffusionsbarriere 16 bildet mehrere die Kontaktoberfläche 18 des gleichen Kontaktbereichs 12 (direkt) kontaktierende und voneinander getrennte Metallisierungs-Teilbereiche 22. Die Diffusionsbarriere 16 einer Leitung 14/eines Kontaktbereichs 12 umfasst somit mehrere voneinander getrennte Metallisierungs-Teilbereiche 22.
  • Die Metallisierungs-Teilbereiche 22 der gleichen Diffusionsbarriere 16 (d.h. auf einer Kontaktoberfläche 18 eines einzelnen Kontaktbereichs 12) weisen das gleiche Metall oder die gleiche Zusammensetzung aus mindestens zwei Metallen auf. Unter einer getrennten Ausbildung der Metallisierungs-Teilbereiche 22 kann verstanden werden, dass die auf der Kontaktoberfläche 18 des gleichen Kontaktbereichs 12 (direkt) angeordneten Metallisierungs-Teilbereiche 22 (der gleichen Diffusionsbarriere 16) keine einstückige (Gesamt-)Metallisierung bilden. Stattdessen können die Metallisierungs-Teilbereiche 22 als eine unterbrochene/unterteilte Metallisierung der gleichen Diffusionsbarriere 16 umschrieben werden.
  • Beispielsweise können die die Kontaktoberfläche 18 des gleichen Kontaktbereichs 12 (direkt) kontaktierenden/der gleichen Diffusionsbarriere 16 zugehörenden mehreren Metallisierungs-Teilbereiche 12 lateral versetzt zueinander ausgebildet sein. Wie anhand von 1b zu erkennen ist, ist somit ein erster Metallisierungs-Teilbereich 22 in Bezug zu einem zweiten Metallisierungs-Teilbereich 22 auf der gleichen Kontaktoberfläche 18/der gleichen Diffusionsbarriere 16 in einer parallel zur Substratoberfläche 20 ausgerichteten Richtung 23 versetzt angeordnet. Insbesondere kann mindestens ein Zwischenraum 24/Zwischenspalt zwischen zwei die Kontaktoberfläche 18 des gleichen Kontaktbereichs 12 (direkt) kontaktierenden/der gleichen Diffusionsbarriere 16 angehörenden und zueinander benachbarten Metallisierungs-Teilbereichen 22 mit mindestens einem anderen Material als dem mindestens einen Metall der Metallisierungs-Teilbereiche 22 gefüllt sein. Der mindestens ein Zwischenraum 24/Zwischenspalt unterteilt somit die Metallisierung einer Diffusionsbarriere 16/auf einer Kontaktoberfläche 18 des gleichen Kontaktbereichs 12 in die mehreren Metallisierungs-Teilbereiche 22.
  • Es wird hier darauf hingewiesen, dass unter den voneinander getrennten Metallisierungs-Teilbereichen 22 der gleichen Diffusionsbarriere 16/auf der gleichen Kontaktoberfläche 18 nur eines Kontaktbereichs 12 vorzugsweise keine entlang einer Achse, welche senkrecht zu der Substratoberfläche 20 ausgerichtet ist, übereinander gestapelte Metallbereiche zu verstehen sind. Die der gleichen Diffusionsbarriere 16 angehörenden und/oder die Kontaktoberfläche 18 des gleichen Kontaktbereichs 12 berührenden Metallisierungs-Teilbereiche 22 berühren sich nicht. Außerdem sind die Metallisierungs-Teilbereiche 22 der gleichen Diffusionsbarriere 16 und/oder auf derselben Kontaktoberfläche 18 eines einzigen Kontaktbereichs 12 auch nicht über eine Verbindungskomponente, welche das gleiche (einzige) Metall oder die gleiche Materialzusammensetzung aus mindestens zwei Metallen wie die Metallisierungs-Teilbereiche 22 aufweist, miteinander verbunden.
  • Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass unter den Metallisierungs-Teilbereichen 22 Metallisierungsbereiche zu verstehen sind, welche aus dem gleichen einzigen Metall/mit der gleichen Metallzusammensetzung gebildet sind. Unter den Metallisierungs-Teilbereichen 22 sind somit keine aus verschiedenen Metallen oder in unterschiedlichen Metallzusammensetzungen gebildete Metallisierungsbereiche zu verstehen.
  • Die Ausbildung mehrerer getrennt voneinander angeordneter Metallisierungs-Teilbereiche 22, welche der gleichen Diffusionsbarriere 16 angehören und/oder die Kontaktoberfläche 18 des gleichen Kontaktbereichs 12 (direkt) kontaktieren/berühren, gewährleistet eine verbesserte Medienbeständigkeit der (unterbrochenen) Metallisierung der Diffusionsbarriere 16. Bei einer Unterteilung der Metallisierung der Diffusionsbarriere 16 in mehrere voneinander getrennte Metallisierungs-Teilbereiche 22 führen im Falle einer Verletzung einer Passivierung der zugehörigen Diffusionsbarriere 16 nur die (direkt) einer Umgebungsatmosphäre ausgesetzten Materialbereiche der Metallisierungs-Teilbereiche 22 eine chemische Reaktion aus. Selbst wenn ein erster Metallisierungs-Teilbereich 22 aufgrund der Verletzung der Passivierung der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt ist und mit dieser chemisch reagiert, so ist eine chemische Reaktion eines benachbarten zweiten Metallisierungs-Teilbereichs 22 aufgrund der Trennung des ersten Metallisierungs-Teilbereichs 22 von dem zweiten Metallisierungs-Teilbereich 22 so lange verlässlich unterbunden, bis auch der zweite Metallisierungs-Teilbereich 22 der Umgebungsatmosphäre unmittelbar ausgesetzt ist. Da in einer Passivierung auftretende Schäden jedoch in der Regel eine relativ kleine Ausdehnung haben, kann häufig davon ausgegangen werden, dass trotz einer zumindest teilweisen Freilegung des ersten Metallisierungs-Teilbereich 22 der benachbarte zweite Metallisierungs-Teilbereich 22 noch verlässlich mittels der Passivierung von einer Umgebungsatmosphäre isoliert ist. Durch die Trennung des ersten Metallisierungs-Teilbereichs 22 von dem zweiten Metallisierungs-Teilbereich 22 ist zusätzlich noch eine mittelbare Beeinflussung des zweiten Metallisierungs-Teilbereichs 22 von der zumindest Teilfreilegung des ersten Metallisierungs-Teilbereichs 22 unterbunden. Somit verbleiben auch im Falle einer Beschädigung der Passivierung einer Diffusionsbarriere 16 noch unbeschädigte Metallisierungs-Teilbereiche 22 der gleichen Diffusionsbarriere 16, welche eine Anbindung/Kontaktierung der zugeordneten Leitung 14 an den jeweiligen Kontaktbereich 12 über die dazwischen liegende Diffusionsbarriere 16 verlässlich gewährleisten.
  • Außerdem bewirkt die voneinander getrennte Ausbildung der Metallisierungs-Teilbereiche 22 selbst bei einem signifikanten Temperaturwechsel einen vergleichsweise niedrigen mechanischen Stress in dem mindestens einen Metall, aus welchem die Metallisierungs-Teilbereiche 22 gebildet sind.
  • Bei der Ausführungsform der 1a und 1b ist das mindestens eine Metall der Metallisierungs-Teilbereiche 22 Platin. Die Ausbildbarkeit der Metallisierungs-Teilbereiche 22 ist jedoch nicht auf Platin limitiert. Als Alternative oder als Ergänzung zu dem Material Platin können die Metallisierungs-Teilbereiche 22 auch Titan, Tantal, Chrom und/oder Aluminium umfassen. Auch andere Metalle sind zum Bilden der Metallisierungs-Teilbereiche 22 geeignet. Für alle hier aufgezählten Metalle gewährleistet die getrennte Ausbildung der Metallisierungs-Teilbereiche 22 der gleichen Diffusionsbarriere 16/(direkt) auf derselben Kontaktoberfläche 18 eines einzigen Kontaktbereichs 12 die oben beschriebenen Vorteile.
  • Vorteilhafter Weise kann das in dem mindestens einen Zwischenraum 24/Zwischenspalt eingefüllte Material mindestens eine Nichtmetall umfassen. Insbesondere kann das in dem mindestens einen Zwischenraum 24 eingefüllte Material mindestens ein Diffusionsbarrieren-Material, d.h. ein Material einer weiteren Komponente der Diffusionsbarriere 16, umfassen. Die Ausbildung von voneinander getrennten Metallisierungs-Teilbereichen 22 direkt auf der gleichen Kontaktoberfläche 18/für die gleiche Diffusionsbarriere 16 ist somit ohne einen Mehraufwand eines Aufbringens eines zusätzlichen Materials realisierbar.
  • Die in 1b vergrößert dargestellte Diffusionsbarriere 16 umfasst eine einteilige Metallisierungskontaktschicht 26, welche mehrere die Kontaktoberfläche 18 des zugeordneten Kontaktbereichs 12 (direkt) kontaktierende/der gleichen Diffusionsbarriere 16 angehörende Metallisierungs-Teilbereiche 22 kontaktiert. Vorzugsweise ist die einteilige Metallisierungskontaktschicht 26 eine Tantalschicht. Optionaler Weise kann die Metallisierungskontaktschicht 26 noch mit einer (nicht skizzierten) Tantalnitridschicht und mit einer weiteren (nicht dargestellten) Tantalschicht bedeckt sein. Die Aufzählung der Materialien für die Diffusionsbarriere 16 ist jedoch nur beispielhaft zu interpretieren.
  • Mittels der in das Zwischenvolumen 24 hineinragenden Metallisierungskontaktschicht 26 können die Metallisierungs-Teilbereiche 22 zusätzlich „festgehalten“ werden. Somit ist selbst bei einer Verwendung eines schlecht-haftenden Materials für die Metallisierungs-Teilbereiche 22 eine verlässliche Haftung von diesen an der Substratoberfläche 20 gewährleistet.
  • Bei der Ausführungsform der 1a und 1b ist die Substratoberfläche 20 mit einer Isolierschicht 28 zumindest teilweise abgedeckt. Die Isolierschicht 28 kann beispielsweise eine Siliziumdioxidschicht, eine TEOS-Schicht und/oder eine BPSG-Schicht sein. Zumindest über der Kontaktoberfläche 18 des mindestens einen Kontaktbereichs 12 sind mehrere durchgehende Aussparungen 30 in der Isolierschicht 28 ausgebildet, wodurch zumindest Teilbereiche der Kontaktoberfläche 18 von dem Material der Isolierschicht 28 freigelegt sind. Vorzugsweise sind die durchgehenden Aussparungen 30 mit dem mindestens einen Metall der Metallisierungs-Teilbereiche 22 gefüllt, wodurch ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem mindestens einen Kontaktbereich 12 und der zugeordneten Diffusionsbarriere 16 gewährleistet ist. Insbesondere kann ein Metallisierungs-Teilbereich 22 mehrere Aussparungen 30 in der Isolierschicht 28 abdecken. Dies verbessert die Haftung eines Metallisierungs-Teilbereichs 22 trotz dessen vergleichsweise kleiner Ausbildung. Außerdem kann das mindesten eine Zwischenvolumen 24 zumindest teilweise mit dem mindestens einen Material der Isolierschicht 28 gefüllt sein. Durch die Multifunktionalität der Isolierschicht 28 können zusätzliche Materialien eingespart werden. Auch das Material der Metallisierungskontaktschicht 26 kann zum zumindest teilweisen Füllen des mindesten einen Zwischenvolumens 24/ Zwischenspalts genutzt werden.
  • Die mindestens eine Leitung 14 kann aus Aluminium, Platin und/oder Gold gebildet sein. Die Ausbildbarkeit der mindestens einen Leitung ist jedoch nicht auf die hier aufgezählten leitfähigen Materialien limitiert. Beispielsweise kann die mindestens eine Leitung 14 auch aus einer Kombination mehrerer Metalle gebildet sein. Bei der Ausführungsform der 1a und 1b ist die Leitung 14 mehrschichtig aus einer Platinschicht 32 und einer auf die Platinschicht 32 aufgebrachten Goldschicht 34 ausgebildet. Die hier aufgezählten Materialien der Schichten 32 und 34 lassen sich leicht zum Bilden der mindestens einen Leitung 14 mit einer guten Leitfähigkeit einsetzen.
  • Optionaler Weise können die mindestens eine Diffusionsbarriere 16 und/oder die mindestens eine Leitung 14 zumindest teilweise mit einer Passivierungsschicht 36 bedeckt sein. Geeignete Materialien der Passivierungsschicht 36 sind beispielsweise Siliziumnitrid, Siliziumdioxid und/oder ein Siliziumnitrid-Oxid-Gemisch. Weitere Materialien sind zum Bilden der mindestens einen Passivierungsschicht 36 ebenso verwendbar. Aufgrund der vorteilhaften Robustheit der mindestens einen Diffusionsbarriere 16 durch die getrennte Ausbildung der Metallisierungs-Teilbereiche 22 kann die mindestens eine Passivierungsschicht 36 vergleichsweise einfach ausgebildet sein. Manchmal kann in diesem Fall auch auf die Ausbildung der mindestens einen Passivierungsschicht 36 verzichtet werden.
  • Außerdem kann die mindestens eine Passivierungsschicht 36 mindestens eine Aussparung 38 aufweisen, welche einen Teilbereich einer darunter liegenden Leitung 14 freilegt. Die mindestens eine Aussparung 38 kann beispielsweise zum Anbringen eines Bondballs 40 an der zumindest teilweise freiliegenden Leitung 14 genutzt werden.
  • 2 zeigt eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform der Halbleitervorrichtung.
  • Die in 2 mittels ihrer vergrößert dargestellten Diffusionsbarriere 16 wiedergegebene Halbleitervorrichtung weist die oben schon beschriebenen Komponenten 10, 12, 14, 16, 22, 26, 28 und 32 bis 36 auf. Als Ergänzung ist über der Isolierschicht 28 noch eine dielektrische Zwischenhaftschicht 42 abgeschieden. Das mindestens eine Material der dielektrischen Zwischenhaftschicht 42 kann auch zum zumindest teilweisen Füllen des Zwischenvolumens 24/Zwischenspalts genutzt werden. Durch diese Multifunktionalität der dielektrischen Zwischenhaftschicht 42 können zusätzliche Materialien eingespart werden.
  • Die dielektrische Zwischenhaftschicht 42 kann beispielsweise eine Siliziumnitridschicht, eine Siliziumdioxidschicht, eine Siliziumnitrid-Oxid-Gemisch-Schicht und/oder eine Siliziumkohlenstoffschicht sein. Andere dielektrische Materialien sind zur Verwendung für die dielektrische Zwischenhaftschicht 42 ebenso geeignet. In der dielektrischen Zwischenhaftschicht 42 sind Aussparungen 44 gebildet, welche zumindest Teilbereiche der Metallisierungs-Teilbereiche 22 von dem Material der dielektrischen Zwischenhaftschicht 42 freilegen. Somit ist trotz der dielektrischen Zwischenhaftschicht 42 ein guter verlässlicher Kontakt zwischen den Metallisierungs-Teilbereichen 22 und der Metallisierungskontaktschicht 26 gewährleistet.
  • 3a und 3b zeigen schematische Gesamt- und Teildarstellungen einer dritten Ausführungsform der Halbleitervorrichtung.
  • Die in 3a und 3b schematisch wiedergegebene Halbleitervorrichtung hat Metallisierungs-Teilbereiche 22 aus Titan. Deshalb umfasst die zugeordnete Diffusionsbarriere 16 mehrere voneinander getrennte Metallisierungskontaktteilschichten 46, welche aus Titannitrid sind. Jede der Metallisierungskontaktteilschichten 46 kontaktiert je einen von mehreren die Kontaktoberfläche 18 des zugeordneten Kontaktbereichs 12 kontaktierenden Metallisierungs-Teilbereichen 22. Man kann somit auch von einer lateral versetzten Ausbildung der Metallisierungskontaktteilschichten 46, welche einer einzigen Diffusionsbarriere 16 angehören, sprechen. Optionaler Weise können noch weitere Titanteilbereiche ausgebildet sein, welche so lateral versetzt zueinander angeordnet sind, dass jeder der Titanteilbereiche jeweils eine der Metallisierungskontaktteilschichten 46 zumindest teilweise bedeckt.
  • Die in 3b vergrößert wiedergegebene vorteilhafte Ausbildung der Metallisierungs-Teilbereiche 22 aus Titan und der Metallisierungskontaktteilschichten 46 aus Titannitrid gewährleistet die oben schon erläuterte verbesserte Materialbeständigkeit/Robustheit der Diffusionsbarriere 16. Somit kann die Halbleitervorrichtung mit der Diffusionsbarriere 16 aus Titan und Titannitrid auch in einer Umgebung mit stark ätzenden Substanzen eingesetzt werden. Die hier beschriebene erfindungsgemäße Technologie erweitert somit die Einsetzbarkeit einer Diffusionsbarriere 16 aus den Materialien Titan und Titannitrid. Während herkömmlicher Weise in der Regel nur Diffusionsbarrieren 16 mit Tantal und Tantalnitrid in einer Umgebung mit stark ätzenden Substanzen einsetzbar ist, können unter Ausnutzung der erfindungsgemäßen Technologie auch Titan und Titannitrid für unter derartigen Bedingungen eingesetzte Diffusionsbarrieren 16 verwendet werden. Zusätzlich weisen die Metallisierungs-Teilbereiche 22 aus Titan und der Metallisierungskontaktteilschichten 46 aus Titannitrid jeweils eine größere Haftfläche als einteilige/aussparungsfreie Titan- und Titannitrid-Schichten des gleichen Volumens und mit denselben Schichtdicken auf. Deshalb ist eine gute Haftung der Materialien Titan und Titannitrid bei der hier wiedergegebenen Ausbildung gewährleistet.
  • Als Weiterbildung ist zwischen die Isolierschicht 28 und die Platinschicht 32 eine Haftschicht 48 eingefügt. Optionaler Weise kann die Halbleitervorrichtung auch die dielektrische Zwischenhaftschicht 42 aufweisen.
  • Die oben beschriebenen Halbleitervorrichtungen können aufgrund der vorteilhaften Medienbeständigkeit ihrer Diffusionsbarrieren 16, des reduzierten darin auftretenden mechanischen Stresses und der vorteilhaften Schichthaftung der Materialien der Diffusionsbarrieren 16 mit vergleichsweise langen Lebensdauern eingesetzt werden. Die Halbleitervorrichtungen eignen sich dabei auch zum Einsetzen in Umgebungen mit einer hohen korrosiven Medienbelastung und/oder vergleichsweise hohen Einsetztemperaturen/Temperaturschwankungen. Beispielsweise können die Halbleitervorrichtungen ihre Funktion auch in einem Abgasrückführungstrakt und/oder in einem Ansaugtrakt ausführen. Die Halbleitervorrichtungen eignen sich somit auch als Sensoren, wie beispielsweise einem Differenzdrucksensor, einem Relativdrucksensor oder einem Absolutdrucksensor. Ein mit der Halbleitervorrichtung ausgestattetes Sensormodul kann z.B. in einem Dieselpartikelfilter integriert sein.
  • 4a bis 4d zeigen schematische Gesamt- und Teildarstellungen einer vierten Ausführungsform der Halbleitervorrichtung.
  • Die in 4a bis 4d schematisch dargestellte Halbleitervorrichtung ist als Drucksensor ausgebildet. Dazu ist an einem Halterahmen 50 der Halbleitervorrichtung eine Membran 52 aufgespannt, deren Form abhängig von einem Druck in einem von der Membran 52 teilweise begrenzten Volumen ist. Eine Aus- und/oder Einwölbung der Membran 52 ist mittels mindestens eines Piezosensors 54 ermittelbar. Auf dem Substrat 10 der Halbleitervorrichtung sind mehrere Bondpads 56 und Leitungen 14 ausgebildet. Nicht dargestellte Kontaktbereiche sind in dem Substrat 10 vergraben.
  • Wie anhand der vergrößerten Teilbereiche A–C in 4b–4d zu erkennen ist, sind die Diffusionsbarrieren 16 jeweils mit mehreren voneinander getrennt ausgebildeten Metallisierungs-Teilbereichen 22 ausgestattet, welche lateral versetzt zueinander angeordnet sind. Man kann dabei auch von Arrays von Metallisierungs-Teilbereichen 22 sprechen.
  • Insbesondere kann ein Metallisierungs-Teilbereich 22 mehrere Aussparungen 30 in der (nicht dargestellten) Isolierschicht abdecken. Dies verbessert die Haftung eines Metallisierungs-Teilbereichs 22 trotz dessen vergleichsweise kleiner Ausbildung.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens.
  • Mittels des im Weiteren beschriebenen Herstellungsverfahrens sind beispielsweise die oben ausgeführten Halbleitervorrichtungen herstellbar. Die Ausführbarkeit des Herstellungsverfahrens ist jedoch nicht auf das Herstellen einer dieser Halbleitervorrichtungen limitiert.
  • In einem Verfahrensschritt S1 wird mindestens eine Diffusionsbarriere auf mindestens einem dotierten Kontaktbereich eines Substrats gebildet. Dazu wird in einem Unterschritt S11 mindestens ein Metall auf eine Kontaktoberfläche des zugeordneten Kontaktbereichs (direkt) aufgebracht. Das Aufbringen des mindestens einen Metalls erfolgt so, dass mehrere die Kontaktoberfläche des gleichen Kontaktbereichs (direkt) kontaktierende und voneinander getrennte Metallisierungs-Teilbereiche aus dem mindestens einen Metall gebildet werden.
  • In einem optionalen Unterschritt S12 kann auch eine die mehreren die Kontaktoberfläche des gleichen Kontaktbereichs kontaktierenden Metallisierungs-Teilbereiche (direkt) kontaktierende einteilige Metallisierungskontaktschicht gebildet werden. Als Alternative oder als Ergänzung (für eine andere Diffusionsbarriere) können auch in einem Verfahrensschritt S13 mehrere voneinander getrennte Metallisierungskontaktteilschichten zumindest einer Diffusionsbarriere gebildet werden. Dies erfolgt so, dass jede der Metallisierungskontaktteilschichten je einen Metallisierungs-Teilbereich von mehreren die Kontaktoberfläche des gleichen Kontaktbereichs kontaktierenden Metallisierungs-Teilbereichen kontaktiert.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird mindestens eine Leitung so auf dem Substrat ausgebildet, dass die mindestens eine Diffusionsbarriere zwischen der mindestens einen Leitung und dem mindestens einen Kontaktbereich liegt und die mindestens eine Leitung elektrisch an dem mindestens einen Kontaktbereich angebunden wird.
  • Das Ausführen des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens gewährleistet die oben beschriebenen Vorteile. Auf eine erneute Ausführung der Vorteile wird hier verzichtet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1760442 A2 [0002]

Claims (14)

  1. Halbleitervorrichtung mit: einem Substrat (10), welches mindestens einen dotierten Kontaktbereich (12) aufweist; und mindestens einer auf dem Substrat (10) ausgebildeten Leitung (14), welche elektrisch an dem mindestens einen Kontaktbereich (12) angebunden ist, wobei zwischen der mindestens einen Leitung (14) und dem mindestens einen zugeordneten Kontaktbereich (12) mindestens eine Diffusionsbarriere (16) ausgebildet ist, welche mindestens ein auf eine Kontaktoberfläche (18) des zugeordneten Kontaktbereichs (12) aufgebrachtes Metall umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Metall mehrere die Kontaktoberfläche (18) des gleichen Kontaktbereichs (12) kontaktierende und voneinander getrennte Metallisierungs-Teilbereiche (22) bildet.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die die Kontaktoberfläche (18) des gleichen Kontaktbereichs (12) kontaktierenden mehreren Metallisierungs-Teilbereiche (22) lateral versetzt zueinander ausgebildet sind.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Zwischenraum (24) zwischen zwei die Kontaktoberfläche (18) des gleichen Kontaktbereichs (12) kontaktierenden und zueinander benachbarten Metallisierungs-Teilbereichen (22) mit mindestens einem anderen Material als dem mindestens einen Metall der Metallisierungs-Teilbereiche (22) gefüllt ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das in den mindestens einen Zwischenraum (24) eingefüllte Material mindestens ein Diffusionsbarrieren-Material umfasst.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Metall Titan, Tantal, Platin, Chrom und/oder Aluminium umfasst.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Diffusionsbarriere (16) eine einteilige Metallisierungskontaktschicht (26) umfasst, welche mehrere die Kontaktoberfläche (18) des zugeordneten Kontaktbereichs (12) kontaktierende Metallisierungs-Teilbereiche (22) kontaktiert.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die einteilige Metallisierungskontaktschicht (26) eine Tantalschicht ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das mindestens eine Metall Platin ist.
  9. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Diffusionsbarriere (16) mehrere voneinander getrennte Metallisierungskontaktteilschichten (46) umfasst, wobei jede der Metallisierungskontaktteilschichten (46) je einen von mehreren die Kontaktoberfläche (18) des zugeordneten Kontaktbereichs (12) kontaktierenden Metallisierungs-Teilbereichen (22) kontaktiert.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Metallisierungskontaktteilschichten (46) aus Titannitrid sind.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das mindestens eine Metall Titan ist.
  12. Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung mit den Schritten: Bilden mindestens einer Diffusionsbarriere (16) auf mindestens einem dotierten Kontaktbereich (12) eines Substrats (10), wobei mindestens ein Metall auf eine Kontaktoberfläche (18) des zugeordneten Kontaktbereichs (12) aufgebracht wird (S1); und Ausbilden mindestens einer Leitung (14) so auf dem Substrat (10), dass die mindestens eine Diffusionsbarriere (16) zwischen der mindestens einen Leitung (14) und dem mindestens einen Kontaktbereich (12) liegt und die mindestens eine Leitung (14) elektrisch an dem mindestens einen Kontaktbereich (12) angebunden wird (S2); gekennzeichnet durch den Schritt: Bilden mehrerer die Kontaktoberfläche (18) des gleichen Kontaktbereichs (12) kontaktierender und voneinander getrennter Metallisierungs-Teilbereiche (22) aus dem mindestens einen Metall (S11).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine die mehreren die Kontaktoberfläche (18) des gleichen Kontaktbereichs (12) kontaktierenden Metallisierungs-Teilbereiche (22) kontaktierende einteilige Metallisierungskontaktschicht (26) der mindestens einen Diffusionsbarriere (16) gebildet wird (S12).
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei mehrere voneinander getrennte Metallisierungskontaktteilschichten (46) zumindest einer Diffusionsbarriere (16) gebildet werden, wobei jede der Metallisierungskontaktteilschichten (46) je einen Metallisierungs-Teilbereich (22) von mehreren die Kontaktoberfläche (18) des gleichen Kontaktbereichs (12) kontaktierenden Metallisierungs-Teilbereichen (22) kontaktiert (S13).
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